Способ получения биомассы тропического салатного растения basella ruвrа в автономных условиях

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству , в частности к способам выращивания растений в защищенном грунте, и может найти применение в замкнутых биологических системах жизнеобеспечения человека . Цель изобретения - повышение экономичности способа путем увеличения продолжительности бессменного использования субстрата и повышения продуктивности , улучшение питательных свойств биомассы за счет снижения количества нитратов в ней. Способ получения биомассы из тропического салатного растения Basella rubra в автономных условиях включает посев семян на субстрат из соленасыщенного природного цеолита, обработанного путем замачивания его в 0,72 -0,80%-ном водном растворе экотола, культивирование растений при увлажнении субстрата да80- 100% от полной капиллярной влагоемкости. Новым в способе выращивания является то, что в субстрат дополнительно вводят листовой перегной в количестве 5 - 15%, а сбор биомассы салатного растения проводят с периодом в 56 ч путем срезки верхней части растения на высоте 15 см от поверхности субстрата. 3 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 01 G 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843624/13 (22) 28.06.90 (46) 15,04.92. Бюл. %14 (71) Институт медико-биологических проблем (72) Ю.И.Шайдоров, Г.В,Лебедев, P.O.Ãåîдакян, А.С.Демидов, Я,В.Хржановский и

А.А.Антонян (53) 631.589,2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

3Ф 1554158, кл. А 01 G 31/00, 1988. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ

ТРОПИЧЕСКОГО САЛАТНОГО РАСТЕНИЯ

BASELLA RUBRA В АВТОНОМНЫХ УСЛОВИЯХ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам выращивания растений в защищенном грунте, и может найти применение в замкнутых биологических системах жизнеобеспечения человека, Цель изобретения — повышение

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам выращивания растений в защищенном грунте, и может найти применение в замкнутых био-логических системах жизнеобеспечения человека.

Известен способ получения биомассы растений при выращивании их на субстрате из соленасыщенного природного цеолита экотолом. Выращивание растений проводили при увлажнении субстрата до 80 — 100 ь .от полной капиллярной влагоемкости при искусственном освещении до 60 Вт/м ФАР и продолжительности фотопериода 16 ч в сутки. Соленасыщенный природный цеолит

„„. Ж„„1725786 А1 экономичности способа путем увеличения продолжительности бессменного использования субстрата и повышения продуктивности, улучшение питательных свойств биомассы за счет снижения количества нитратов в ней. Способ получения биомассы из тропического салатного растения Basella

rubra в автономных условиях включает посев семян на субстрат из соленасыщен ного природного цеолита, обработанного путем замачивания его в 0,72- 0,80 -ном водном растворе экотола, культивирование растений при увлажнении субстрата до 80 — 100 от полной капиллярной влагоемкости. Новым в способе выращивания является то, что в субстрат дополнительно вводят листовой перегной в количестве 5 — 15, а сбор биомассы салатного растения проводят с периодом в 56 ч путем срезки верхней части растения на высоте 15 см от поверхности субстрата. 3 табл.

"Балканин" по этому способу замачивали в

0,72 — 0,80%-ном водном растворе экотола при соотношении водного раствора экотола к природному цеолиту 0,45 — 0,50:1 (по весу), что является максимальной емкостью его поглощения. Недостатком этого способа является ограниченный (8 — 9 вегетаций) период использования субстрата и выращивание только однолетних культур.

Целью способа является повышение его экономичности путем увеличения продолжительности бессменного использования субстрата и повышения продуктивности, а также улучшение питательных свойств био1725786 массы за счет снижения количества нитратов.

Способ осуществляют следующим образом.

Вегетационное устройство состоит из двух сосудов; верхнего для размещения субстрата и нижнего, являющегося емкостью для воды. Сосуды установлены друг на друга и в совпадающих прорезях помещены вкладыши — фитили из капиллярно-пористого гидрофильного материала (полипеновинилформаль), по которым осуществляется увлажнение субстрата. В нижнем сосуде поддерживается постоянный уровень воды.

В верхнем сосуде два вкладыша: одни утоплен на высоту 1 см от прорези сосуда и засыпан субстратом; другой — высотой около 8 см засыпан субстратом так, что вкладыши расположены примерно на высоте 1 см от поверхности субстрата. Семена салата высаживают вдоль второго фитиля, что позволяет более надежно обеспечить их увлажнение, стабилизирует условия роста и развития растения. В варианте вегетационного устройства для космической оранжереи нижний сосуд отсутствует, вода поступает по гидромагистрали под давлением и по сигналу от датчика влажности, расположенного в субстрате. Над вегетационным устройством размещены светильники, обеспечивающие облученность растений на уровне верхних листьев 50 — 70

BT/M ФАР, С целью оценки качества биомассы растений определяли содержание в них нитратов.

Выбор тропических многолетних культур объясняется следующими преимуществами: высокой продуктивностью благодаря равномерному съему растительной биомассы в течение длительного времени путем срезки побегов с листьями; равномерным отмиранием корней, что создает более благоприятную среду для микрофлоры, чем единовременное отмирание всей корневой массы при уборке однолетних культур; простой технологии выращивания, поскольку исключается такая операция как посев.

Пример 1. B субстрат, содержащий

"Балканин", насыщенный экотолом, добавляли листовой перегной в количестве 3 u продуктивность тропического салатного растения почти не отличается от продуктивности такого же растения, выращенного на субстрате "Балканин" насыщенном экотолом (прототип), На 71 сут опыта наблюдается падение продуктивности растений вследствие нарушения экологических регуляторных механизмов, связанного с метаболитами микроорганизмов из-за

55 ограниченного микробного состава субстратных организмов. Срезание верхней части взрослого растения проводили на высоте 15 см каждые 56 ч.

Пример 2. Осуществляли аналогично первому, но содержание листового перегноя в субстрате составляло 5 . Продуктивность тропического салатного растения неуклонно возрастала до конца опыт, а продолжительность бессменного использования субстрата достигла 400 сут. Срезание растений проводили на высоте 15 см каждые 56 ч.

Пример 3. Осуществляли аналогично первым двум, но содержание листового. перегноя в субстрате, составляло 10 .

Ежесуточный выход сырой биомассы тропического салатного растения в среднем составлял в 4,7 раз выше, чем это же салатное растение, выращенное на "Балканине" насыщенным экотолом. По продолжительности использования предлагаемый субстрат превосходит прототип в два раза, срезание растения проводили на высоте 15 см каждый 56 ч.

Пример 4. Осуществляли аналогично первым трем, но содержание листового перегноя в субстрате составляло 15 . Продуктивность растений в конце эксперимента увеличилась в 7 раз и в среднем в 4,4 раза выше, чем в прототипе. Продолжительность использования субстрата по сравнению с прототипом повысилась в два раза и составляла 400 сут, Срезание верхней части тропического салатного растения проводили на высоте 15 см от поверхности субстрата каждые 56 ч.

Пример 5. Осуществляли аналогично предыдущим, но содержание листового перегноя в субстрате составляло 20 . При этом изменились условия водно-воздушного режима и на 41 сут опыта продуктивность растений резко падала (более чем в 2 раза) и на 71 сут опыта растения погибли.

Срезание верхней части растения проводили на высоте 15 см от поверхности субстрата каждые 56 ч.

Таким образом, содержание листового перегноя в субстрате в количестве 5 — 15 обеспечивает стабильную продуктивность растений благодаря определенному полноценному сочетанию органического и минерального. питания и наилучшим образом отвечает требованиям растений. Под влиянием биологически активных веществ активизируется поглощение растениями элементов минерального питания, деятельность ферментов, фотосинтез, увеличивается поглощение углекислоты, улучшается использование света. В результате расте1725786

Таблица 1

Влияние состава субстрата на продуктивность тропического салатного растения (cpipa масса, м /сут) Сутки опы- "Балканин", та насыщен. экотолом (и рототи и) "Балканин", насыщен. экотолом+3 ного листового пе егноя

"Балканин", насыщен. эко-. толом + 5 %

ЛИСТОВОГО П6гноя

"Балканин", насыщен. экотолом+15

ЛИСТОВОГО Пегноя

"Балканин", насыщен. экотолом+10 листового пеегноя

"Балканин", насыщен. экотолом + 20 % пере гн.

21 — 30

31 — 40

41 — 50

28,6

43,3

49,8

27,7

46,4

50,4

29,8

43,4

67,5

30,9

58,2

74,8

30,0

68,4

79,6, 29,9

49,4

20,3 ния не только повышают продуктивность, но и становятся более устойчивыми к различным неблагоприятным условиям среды и заболеваниям.

Результаты опытов приведены в табл.1 -3. 5

Из табл.1 следует, что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет увеличить продолжительность использования субстрата в 1,7 — 1,9 раз (с 210 — 240 сут до 400 сут), а ежесуточный выход сырой 10 биомассы тропического салатного растения на единицу площади в предлагаемом способе в среднем в 4,5 раз выше, чем в известном способе.

Как видно из табл.2, масса побегов с 15 одного растения при разном способе срезания неодинакова, При срезании на высоте

17 см каждые 168 ч вытягивается доминирующий побег, поскольку форма роста растения базеллы красной лиановидная и сырая 20 масса побегов в среднем составляет около

2 г в сутки, При срезании на высоте 13 см от поверхности субстрата каждые 34 час. тропическое салатное растение не успевает подрасти и в результате ежесуточный выход 25 биомассы составляет всего около 0,3 г. Максимал ьная и родукти вность базеллы красной наблюдается при срезании на высоте 15 см каждые 56 час. При этом растение приобретает шарообразную форму благодаря 30 равному росту боковых побегов и в среднем ежесуточный выход сырой биомассы в 3,6—

24 раза выше, чем при остальных способах срезания. Усиленное образование боковых побегов на этом участке базеллы красной, 35 возможно, связано с явлением компетенции тканей этого отрезка лианы, т.е, способности воспринять индуцирующее воздействие и ответить на него определенным изменением характера развития расте- 40 ний, а именно, образованием почек и ростом боковых побегов. Компетенция это- го участка связана с наличием рецепторов ауксинов и цитокининов-гормонов, вызыва 45 ющих образование почек, из которых развиваются боковые побеги.

Из табл.3 следует, что ежесуточный выход сухой биомассы растений базеллы красной составляет на 29,6 — 87,2% выше, чем однолетние традиционные культуры, а на единицу затраченной энергии с увеличением облученности — практически не изменился, Таким образом, наиболее продуктивной из всех изученных культур с наиболее высоким КПД фотосинтеза является тропическое салатное растение, которое в 3,8 раз превышает продуктивность однолетнего салата.

В отличие от известного способа количество нитратов в биомассе растений, выращенных на заявляемом субстрате, понизилось: однолетних традиционных на

44,6 — 48,1%, тропических на 36,1 — 54,9, в том числе тропического салатного растения на 46,3% и 54,9%.

Формула изобретения

Способ получения биомассы тропического салатного растения Basellarubra в автономных условиях, включающий посев семян на субстрат из соленасыщенного природного цеолита, обработанного в 0,72—

0,80%-ном водном растворе экотола при соотношении раствора экотола к цеолиту 0,45—

0,50:1, культивирование растения при увлажнении субстрата до 80 — 100% от полной каllèëëÿрной влагоемкости и искусственно освещении и сбор биомассы; о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения экономичности способа путем увеличения продолжительности бесмен ного использования субстрата и повышения продуктивности, улучшения питательных свойств биомассы за счет снижения количества нитратов в ней, в субстрат дополнительно вводят листовой перегной в количестве 5 — 15% от массы субстрата, а сбор биомассы проводят путем периодического срезания -верхней части растения на высоте 15 см от поверхности субстрата каждые 56 ч.

1725786

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Масса побегов, срезанных с одного растения при разном способе срезания (на субстрате иБалканин", обработанный экотолом в смеси с 10 — 15 % содержанием листового перегноя) Срезание на высоте 15 см каж ые 56 ч

Срезание на высоте 17 см каж ые 168 ч

Срезание на высоте 13 см каж ые 34 ч

Сутки опыта

04 с.в.

% с.в.

% с.в. сырая масса г хч сырая масса

r x сырая масса г x+.

0,28+ 0,1

0,35 + 0,1

0,44 + 0,1 .0,46 + 0,1

5,4

5,4

5,4

5,3

5,4

5,5

5,5

0,63 +0,1

0,45 + 0,1

0,60+ 0,1

Таблица3

Удельная продуктивность изученных культур и содержание в них нитратов

Культура

Бархатцы прямостоячие (тропич.) ! . Цикорий салатный (тропич.) Ка пуста салатная нТСХА-2"

Горчица салатная

Базелла красная (тропическая) Салат

"Берлинский"

40,0 50 0

43,0

40 ° 0

Вт/мз ФАР

50,0 50,0 70,0

КВт.ч ФАР на сос./сут

0,0432 0,0270 0,02/О 0,02/О 0,0378

0,0432

0,0232

Суточный фотопер., часы

12

24

12

0,470

0,800

0,326 0,876 1,207 г/сос. сут г на

1 квт. час

ФАР

Сухая масса растений

Кпд,2

0,135

0,750

17,,36 17,41 12,07 32,44 31,93

5,84

18,52

8,0

7,6

14,1 13,9

2,5

5,2

7,5

Содержание нитратов мг/г с.в. прототип предлагаемый

49,5

4:/,2

40,5 25,7 26,8

25,9 13,8 12,1

39,9

Ъ

22,1

39,9

24,4

25,7

22,1

30-39

40-49

50-59

60-69

70-79

100-109

170-179

200-209

270-279

300 †3

391-400

0,88 0,1

3,20 = -0,7

2,88 +0.6

2,36 ч-0,6

2,54+ 0,7

1,91 "=0,3

2,00+ 0,4

1,88 "=0,5

1,43 + 0,4

1,20 + 0,6

0,80+ 0,01

6,8

6,9

6,6

6,8

7,2

6,8

6,6

6,7

6,6

6,6

6,5

0,36 +. 0,1

3,44 ":0,7

6,55+ 1,3

7,76+ 1,3

9,14+ 1,8

9,22 + 1,8

8,87+ 2,0

7,63 + 1,9

8,09 +1,3

7,44 + 1,5

8,56 1,5

5,5

6,1

5,5

6,6

5,8

6,0

6,6

6,7

6,6

7,0

6,6